基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法及装

本申请涉及卷烟生产，更具体地，涉及一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法及装置。背景技术：1、卷烟制丝烘丝机普遍采用的工作原理是：一定流量的蒸汽通过筒体薄板内壁，蒸汽在蒸汽道中凝结使热量有效的传导给薄板至烟丝上，同时，风机将环境空气送入蒸汽加热的热交换器产生的热风，流过滚筒期间，通过对流方式将热量传递给烟丝并带走水分，使烟丝达到均匀干燥、均匀加热和填充力均匀的增加，以及恒定的出口水分和水分。同时，筒体内部设置排潮系统，抽取部分含水、含热废气进行排放，以恒定物料的水分，同时间接地影响物料含水率。2、由于烘丝过程具有较强的非线形、不确定性和大滞后性，再加上烟叶本身的特殊性质，使得烘丝过程的水分控制变得十分复杂。从本质上讲，制丝烘丝机物料水分控制属于非线性时变的大滞后系统，如图1所示，目前主流设备厂家采用串级pid控制方法对烘丝机的出口物料水分进行控制，前级pid水分控制回路的控制参数不具有自调节功能，前级pid(水分控制器)的输出值cv1经线性函数f(x)获得后级pid的设定值sp2，从而利用筒壁温度控制器对筒壁温度进行后级pid调节，进而调节出口物料的实际水分。但是，现有的串联多级pid控制中，控制器的参数调节能力差，导致系统的动态性能和控制精度较差。技术实现思路1、本申请提供一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法及装置，基于串级pid控制与模糊算法计算前级pid水分控制回路的控制参数，从而控制出口物料水分，具有良好的动态性能和控制精度，有利于实现系统的快速响应和控制，相较于传统的串级pid控制，本申请更能够处理模糊、复杂和不确定的大滞后系统，具有更好的鲁棒性和自适应性。2、本申请提供了一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，包括：3、建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型；4、判断烘丝机当前所处的状态；5、若烘丝机处于生产主机状态，则采用前级pid水分控制回路和后级pid筒壁温度控制回路形成的串级单闭环负反馈pid控制方式对出口物料水分进行控制，其中，前级pid水分控制回路的控制参数的最优组合由模糊控制器确定。6、优选地，基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法还包括通过遗传算法对模糊控制器进行优化。7、优选地，模糊控制器的输入数据为烘丝机的出口物料实际水分值与出口水分设定值之间的误差以及本次误差与上一次误差之间的误差变化量，模糊控制器的输出数据为前级pid水分控制的比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。8、优选地，基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法还包括：9、若在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分稳定，则继续采用当前前级pid水分控制回路的控制参数进行出口物料水分的控制。10、优选地，若在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分不稳定，则重新建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型，并重新确定前级pid水分控制回路的控制参数。11、本申请还提供一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，包括烘干模型建立模块、第一判断模块以及控制模块；12、烘干模型建立模块用于建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型；13、第一判断模块用于判断烘丝机当前所处的状态；14、控制模块用于在烘丝机处于生产主机状态时，采用前级pid水分控制回路和后级pid筒壁温度控制回路形成的串级单闭环负反馈pid控制方式对出口物料水分进行控制，其中，前级pid水分控制回路的控制参数的最优组合由模糊控制器确定。15、优选地，基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置还包括优化模块，优化模块用于通过遗传算法对模糊控制器进行优化。16、优选地，模糊控制器的输入数据为烘丝机的出口物料实际水分值与出口水分设定值之间的误差以及本次误差与上一次误差之间的误差变化量，模糊控制器的输出数据为前级pid水分控制的比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。17、优选地，基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置还包括第二判断模块，第二判断模块用于判断在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分是否稳定；并且，18、控制模块还用于在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分稳定时继续采用当前前级pid水分控制回路的控制参数进行出口物料水分的控制。19、优选地，烘干模型建立模块还用于在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分不稳定时，重新建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型；并且，20、控制模块还用于在重新建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型后重新确定前级pid水分控制回路的控制参数。21、通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。技术特征：1.一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，其特征在于，还包括通过遗传算法对所述模糊控制器进行优化。3.根据权利要求1所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，其特征在于，所述模糊控制器的输入数据为烘丝机的出口物料实际水分值与出口水分设定值之间的误差以及本次误差与上一次误差之间的误差变化量，所述模糊控制器的输出数据为前级pid水分控制的比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。4.根据权利要求1所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，其特征在于，还包括：5.根据权利要求4所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法，其特征在于，若在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分不稳定，则重新建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型，并重新确定前级pid水分控制回路的控制参数。6.一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，其特征在于，包括烘干模型建立模块、第一判断模块以及控制模块；7.根据权利要求6所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，其特征在于，还包括优化模块，所述优化模块用于通过遗传算法对所述模糊控制器进行优化。8.根据权利要求6所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，其特征在于，所述模糊控制器的输入数据为烘丝机的出口物料实际水分值与出口水分设定值之间的误差以及本次误差与上一次误差之间的误差变化量，所述模糊控制器的输出数据为前级pid水分控制的比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。9.根据权利要求6所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，其特征在于，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分是否稳定；并且，10.根据权利要求9所述的基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制装置，其特征在于，所述烘干模型建立模块还用于在当前前级pid水分控制回路的控制参数下出口物料水分不稳定时，重新建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型；并且，技术总结本申请公开了一种基于模糊算法的烘丝机的出口水分控制方法及装置，方法包括：建立筒壁加热烘干物料的二阶惯性滞后模型；判断烘丝机当前所处的状态；若烘丝机处于生产主机状态，则采用前级PID水分控制回路和后级PID筒壁温度控制回路形成的串级单闭环负反馈PID控制方式对出口物料水分进行控制，其中，前级PID水分控制回路的控制参数的最优组合由模糊控制器确定。本申请基于串级PID控制与模糊算法计算前级PID水分控制回路的控制参数，从而控制出口物料水分，具有良好的动态性能和控制精度，有利于实现系统的快速响应和控制，相较于传统的串级PID控制，本申请更能够处理模糊、复杂和不确定的大滞后系统，具有更好的鲁棒性和自适应性。技术研发人员：郭奔,梁亮,陶磊,李淑彪,李汉莹,刘万里受保护的技术使用者：浙江中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20